普通lambda的Arity

Question

可以通过访问operator()来推断非泛型lambda的arity。

template <typename F>
struct fInfo : fInfo<decltype(&F::operator())> { };

template <typename F, typename Ret, typename... Args>
struct fInfo<Ret(F::*)(Args...)const> { static const int arity = sizeof...(Args); };

对[](int x){ return x; }之类的内容来说，这很好用，因为operator()没有模板化。

但是，通用lambda会对operator()进行模板化，并且只能访问模板的具体实例 - 这有点问题，因为我无法手动为operator()提供模板参数我不知道它的本质是什么。

当然，像

这样的东西

auto lambda = [](auto x){ return x; };
auto arity = fInfo<decltype(lambda)>::arity;

不起作用。

我不知道要投射什么，也不知道提供哪些模板参数（或多少）（operator()<??>）。
任何想法如何做到这一点？

Answer 1

这种技术在某些情况下会起作用。我创建了一个fake_anything类型，几乎可以伪造任何东西，并尝试用一些实例来调用你的lambda。

#include <iostream>

struct fake_anything {
  fake_anything(fake_anything const&);
  fake_anything();
  fake_anything&operator=(fake_anything const&);
  template<class T>operator T&() const;
  template<class T>operator T&&() const;
  template<class T>operator T const&() const;
  template<class T>operator T const&&() const;
  fake_anything operator*() const;
  fake_anything operator++() const;
  fake_anything operator++(int) const;
  fake_anything operator->() const;
  template<class T>fake_anything(T&&);
};
fake_anything operator+(fake_anything, fake_anything);
fake_anything operator-(fake_anything, fake_anything);
fake_anything operator*(fake_anything, fake_anything);
fake_anything operator/(fake_anything, fake_anything);
// etc for every operator

template<class>using void_t=void;
template<class Sig, class=void>
struct can_invoke:std::false_type{};
template<class F, class...Args>
struct can_invoke<F(Args...),
  void_t< decltype( std::declval<F>()( std::declval<Args>()... ) ) >
> : std::true_type
{};

template<class Sig>struct is_sig:std::false_type{};
template<class R, class...Args>struct is_sig<R(Args...)>:std::true_type{};

template<unsigned...>struct indexes{using type=indexes;};
template<unsigned Max,unsigned...Is>struct make_indexes:make_indexes<Max-1,Max-1,Is...>{};
template<unsigned...Is>struct make_indexes<0,Is...>:indexes<Is...>{};
template<unsigned max>using make_indexes_t=typename make_indexes<max>::type;

template<class T,unsigned>using unpacker=T;

template<class F, class A, class indexes>
struct nary_help;
template<class F, class A, unsigned...Is>
struct nary_help<F,A,indexes<Is...>>:
  can_invoke<F( unpacker<A,Is>... )>
{};
template<class F, unsigned N>
struct has_n_arity:
  nary_help<F, fake_anything, make_indexes_t<N>>
{};

template<class F, unsigned Min=0, unsigned Max=10>
struct max_arity{
  enum{Mid=(Max+Min)/2};
  enum{
    lhs = max_arity<F,Min,Mid>::value,
    rhs = max_arity<F,Mid+1,Max>::value,
    value = lhs>rhs?lhs:rhs,
  };
};
template<class F, unsigned X>
struct max_arity<F,X,X>:
  std::integral_constant<int, has_n_arity<F,X>::value?(int)X:-1>
{};

template<class F, unsigned Min=0, unsigned Max=10>
struct min_arity{
  enum{Mid=(Max+Min)/2};
  enum{
    lhs = min_arity<F,Min,Mid>::value,
    rhs = min_arity<F,Mid+1,Max>::value,
    value = lhs<rhs?lhs:rhs,
  };
};
template<class F, unsigned X>
struct min_arity<F,X,X>:
  std::integral_constant<unsigned,has_n_arity<F,X>::value?X:(unsigned)-1>
{};

auto test1 = [](auto x, auto y)->bool { return x < y; };
auto test2 = [](auto x, auto y) { return x + y; };
auto test3 = [](auto x) { return x.y; };

int main() {
  std::cout << can_invoke< decltype(test1)( fake_anything, fake_anything ) >::value << "\n";
  std::cout << can_invoke< decltype(test1)( int, int ) >::value << "\n";
  std::cout << has_n_arity< decltype(test1), 2 >::value << "\n";
  std::cout << max_arity< decltype(test1) >::value << "\n";
  std::cout << max_arity< decltype(test2) >::value << "\n";
  // will fail to compile:
  // std::cout << max_arity< decltype(test3) >::value << "\n";
}

live example

注意，足够的SFINAE将意味着上述内容将得到错误的结果，使用operator.，或在某些类型的“派生”类型上使用operator.，或者根据fake_anything参数等

但是，如果lambda使用->X子句指定其返回值，那么fake_anything就足够了。困难的部分是处理身体。

请注意，这种方法通常是一个坏主意，因为如果您想知道函数的arity，您可能也知道要调用函数对象的事物的类型！上面我很容易回答这个问题（可以用这些参数调用这个函数对象吗？）。甚至可以改进来询问“这些参数的最长/最短前缀是什么，可以调用这个函数对象”，或者处理“有多少次类型X重复调用这个函数对象”（如果你想干净失败，你需要一个上限）。

Answer 2

这是不可能的，因为函数调用操作符可以是可变参数模板。对于一般的功能对象来说永远不可能永远这样做，而特殊套管lambdas因为它们碰巧不是同样强大而总是一个坏主意。现在是时候让这个坏主意回家了。

Answer 3

我会说这是部分可能，当你明确地实例化{{1的自动参数时，至少你可以知道整体arity （模板化+常规类型） }}：

operator()

Answer 4

这是一个c ++ 17解决方案，适用于具有可变参数templatet operator（）的泛型和可变参数lambda和仿函数。我们的想法是以递减的参数数量递归模拟调用，并在找到第一个匹配数量的参数时使用SFINAE来中断递归。它编译器在gcc＆gt; = 7和Clang＆gt; = 5。可以找到一个工作示例here。

#include<utility>

constexpr size_t max_arity = 10;

struct variadic_t
{
};

namespace detail
{
    // it is templated, to be able to create a
    // "sequence" of arbitrary_t's of given size and
    // hece, to 'simulate' an arbitrary function signature.
    template <size_t>
    struct arbitrary_t
    {
        // this type casts implicitly to anything,
        // thus, it can represent an arbitrary type.
        template <typename T>
        operator T &&();

        template <typename T>
        operator T &();
    };

    template <typename F, size_t... Is,
                typename U = decltype(std::declval<F>()(arbitrary_t<Is>{}...))>
    constexpr auto test_signature(std::index_sequence<Is...>)
    {
        return std::integral_constant<size_t, sizeof...(Is)>{};
    }

    template <size_t I, typename F>
    constexpr auto arity_impl(int) -> decltype(test_signature<F>(std::make_index_sequence<I>{}))
    {
        return {};
    }

    template <size_t I, typename F, typename = std::enable_if_t<(I > 0)>>
    constexpr auto arity_impl(...)
    {
        // try the int overload which will only work,
        // if F takes I-1 arguments. Otherwise this
        // overload will be selected and we'll try it 
        // with one element less.
        return arity_impl<I - 1, F>(0);
    }

    template <typename F, size_t MaxArity = 10>
    constexpr auto arity_impl()
    {
        // start checking function signatures with max_arity + 1 elements
        constexpr auto tmp = arity_impl<MaxArity + 1, F>(0);
        if constexpr (tmp == MaxArity + 1)
        {
            // if that works, F is considered variadic
            return variadic_t{};
        }
        else
        {
            // if not, tmp will be the correct arity of F
            return tmp;
        }
    }
}

template <typename F, size_t MaxArity = max_arity>
constexpr auto arity(F&& f) { return detail::arity_impl<std::decay_t<F>, MaxArity>(); }

template <typename F, size_t MaxArity = max_arity>
constexpr auto arity_v = detail::arity_impl<std::decay_t<F>, MaxArity>();

template <typename F, size_t MaxArity = max_arity>
constexpr bool is_variadic_v = std::is_same_v<std::decay_t<decltype(arity_v<F, MaxArity>)>, variadic_t>;

用法：

auto l = [](auto...){};
static_assert(is_variadic_v<decltype(l)>);

和

auto l = [](auto, auto, auto){};
static_assert(!is_variadic_v<decltype(l)>);
static_assert(arity(l) == 3);

Answer 5

另一种可行的解决方案，适用于已知模板类型的情况： http://coliru.stacked-crooked.com/a/e3a07d723a8f27e9

using T1 = string;
using T2 = int;

std::integral_constant<int, 1> static arity(function<void(T1)>){ return {}; }
std::integral_constant<int, 2> static arity(function<void(T1, T2)>){ return {}; }

template<class Fn>
using Arity = decltype(arity(Fn{}));